【文章內容簡介】 骨干 ： 肖武漢 、 劉靜霞 、 程漢華 、 王燕舞 、 羅大極 、 劉江東 、 曹宏 經費比例： 17% 四、年度計劃 年度 研究內容 預期目標 第 一 年 1. 重要養(yǎng)殖魚類基因組 BAC 文庫構建以及與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經濟性狀相關組織的比較轉錄組分析； 2. 重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經濟性狀相關功能基因的克隆及其分子標記篩選 ； 3. 抑肌素信號表達水平改變對魚體肌肉生長的調控研 究； 4. 細菌病和病毒性疾病抗性群體和易感群體的篩選和建立； 5. 抗寒候選基因 的 轉基因操作研究 ； 6. 鯉魚 QTL 分析家系的建立及其多態(tài)性微衛(wèi)星和 SNP 等遺傳標記的發(fā)掘篩選和驗證； 7. 魚類生長和抗病等經濟性狀 QTL和主效基因的信息收集與分析整合； 8. 多種轉座子元件介導的轉基因試驗 和 基因敲除載體系統(tǒng) 的改造 ； 9. 持續(xù)激活的生長激素受體基因的分子設計 ， 原生殖細胞特異表達基因的鑒定 ，小 RNA 的分離、克隆 和 深度測序。 1. 解析重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經濟性狀相關組織的轉錄組信息； 2. 鑒定調控魚類生殖、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標記 610個； 3. 構建在養(yǎng)殖魚類肌肉組織中高表達抑肌素抑制蛋白的轉基因魚 F0代； 4. 建立牙鲆細菌病抗性群體和易感群體； 5. 建立轉座子介導的抗寒候選基因轉移體系，使候選基因在子一代魚中出現的頻率比用質粒轉移提高 3倍以上 ； 6. 獲得多基因性狀基因遺傳分析的鯉魚家系材料 910 個，獲得微衛(wèi)星和 SNP 約 2020 個， AFLP 標記 1000多個； 7. 獲得多種轉座子元件介導的轉基因魚 ， 獲得三聯體鋅指蛋白表達質粒和哺乳動物細胞系單雜交系統(tǒng)特異性檢測 質粒； 8. 獲得魚類生長激素受體基因及其持續(xù)激活形式的分子設計 ， 獲得原生質細胞特異表達基因 ， 獲得性腺相關的小 RNA。 年度 研究內容 預期目標 第 二 年 1. 重要養(yǎng)殖魚類基因組 BAC 文庫以及與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經濟性狀相關組織的比較轉錄組 的進一步 分析； 2. 重要養(yǎng)殖魚類與生殖、生長、抗病和抗寒等主要經濟性狀相關功能基因的克隆及其分子標記篩選 ； 3. 差異順式調控序列與相關基因啟動子差異甲基化修飾的關系分析； 4. 可控性卵巢發(fā)育抑制轉基因魚類模式品系的構建； 5. 抑肌素信號通路研究； 6. 牙鲆抗病性狀關 聯分析基礎群體和 QTL 作圖群體構建； 7. 抗 寒基因轉基因斑馬魚研究 及 子一代 的 耐寒性能評估 ； 8. 遺傳圖譜構建及其鯉魚 QTL 或主效基因在染色體上的同線性分析； 9. 多種轉座子元件介導的轉基因效率比較， Cre/lox 基因靶位操作效率分析 ， 基因敲除試驗 和表型觀察 ； 10. 轉持續(xù)激活的生長激素受體基因 魚 P0 代的建立 ， 原生殖細胞特異表達基因的表達敲落 和啟動子分析，小 RNA 動態(tài)變化規(guī)律 和 互作蛋白的研究。 1. 鑒定調控魚類生殖、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標記 1015個； 2. 揭示差異順式調控序列與 相關基因啟動子差異甲基化修飾的關系及其功能特征； 3. 構建可控性性腺發(fā)育抑制轉基因穩(wěn)定遺傳品系； 4. 完成對養(yǎng)殖魚類肌肉組織中抑制抑肌素功能受阻的 F0個體篩選，并對其進行肌肉生長性狀特征的初步觀察； 5. 獲得構建牙鲆抗病性狀關聯分析基礎群體和 QTL作圖群體； 6. 獲得 3 個抗寒基因的 轉基因斑馬魚 F1 代 ； 獲得 5 個抗寒基因的 轉基因羅非魚 F0 代。 7. MAPPING 到圖譜上 300個標記以上；建立后備親魚的核心群體 100尾以上；圖譜定位 QTL1020個，獲得基因同線性分析的結果； 8. 獲得可用于魚類轉 基因的高效的轉座子 和 Cre/lox基因靶位操作體系 ， 獲得 EAF1等基因敲除的斑馬魚胚胎； 9. 獲得轉基因魚 P0代 ， 獲得原生質細胞特異表達基因敲落 的胚胎和 原生殖細胞特異啟動子系統(tǒng) ， 揭示小RNA動態(tài)變化規(guī)律，獲得相關互作蛋白。 年度 研究內容 預期目標 第 三 年 1. 魚類生殖、生長、抗病和抗寒的重要基因的功能分析； 2. 基因啟動子的差異甲基化修飾在表達和生殖調控中的作用研究； 3. 不同尺寸魚類物種的分子系統(tǒng)學分析； 4. 創(chuàng)制育種上有價值的雌核發(fā)育系和近交家系； 5. 羅非魚轉抗寒基因研究 ； 6. 繼續(xù)遺傳圖譜構建和 QTL 標記或主效基因的基因型 表型的測量和分析； 7. 穩(wěn)定高效的轉座子系統(tǒng)轉基因模型和 Cre/lox 基因靶位操作模型的建立；基因敲除斑馬魚的 +/ 子代個體 的獲得 ； 8. 轉持續(xù)激活的生長激素受體基因魚 F1 代的篩選、鑒定及其信號通路活性分析 ， 原生殖細胞特異基因的分子設計和轉基因初步試驗 ， 小 RNA作用靶基因的研究，繼續(xù)互作蛋白的研究。 、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標記 1015個； 23個重要基因在生殖質的形成和遷移、卵母細胞成熟、卵胚轉換以及性別決定和分化中的功能；確定基因啟動子的差異甲基化修飾在其表達和生殖調控中的作用； 3. 分析魚類生長軸負反饋調控受阻對魚體肌肉組織的生長和肉質特征的影響；揭示可控性卵巢組織發(fā)育抑制的轉基因魚品系操作特性以及其抑制效率，觀察性成熟受阻對魚體生長發(fā)育影響特征； 4. 構建所選擇魚類個體大小調控基因的系統(tǒng)發(fā)育關系，并對其起源提出假設； 5. 闡明 23 個關鍵抗病毒相關基因的抗病毒作用及其功能機理；闡明抗菌肽基因的抗細菌功能及其功能機理；鑒定魚類具有重要育種價值的與抗病性狀緊密連鎖的分子標記或功能標記 23 個； 6. 建立育種上有價值的抗 細菌病的牙鲆等魚類雌核發(fā)育系和近交家系 5個左右； 7. 揭示 4 個重要抗寒基因的生物學功能 ； 鑒定 4－ 5 個有可能用于育種的抗寒基因 ； 獲得具有抗寒性能的轉基因斑馬魚模型 ； 8. MAPPING 到圖譜上 300 個標記以上；建立后備親魚成熟的核心群體年度 研究內容 預期目標 100 尾以上；驗證鯉魚和銀鯽 10 個左右基因與生長、抗?。购┗蝻暳限D化率等性狀的關聯性，驗證 46 個QTL 或主效基因的遺傳效應和育種潛力； 9. 建立穩(wěn)定高效的轉座子系統(tǒng)和Cre/lox 基因靶位操作模型 ， 獲得EAF1 等 基因敲除斑馬魚的雜合子個體； 10. 獲得轉持續(xù)激活 的生長激素受體基因魚 F1 代 ， 完成原生殖細胞特異表達基因的分子設計 ， 揭示小 RNA作用的靶基因。 第 四 年 1. 魚類生殖、生長、抗病和抗寒的重要基因 的 功能分析； 2. 重要功能基因的啟動子分析； 3. 重要功能基因的信號傳遞及其調控機制研究； 4. 魚類病原與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用 研究； 5. 雌核發(fā)育和近交家系中抗病性狀與抗病分子標記的關聯性分析及QTL 定位； 6. 建立多基因聚合的轉羅非魚載體，獲得轉基因子一代 ； 7. 繼續(xù)遺傳圖譜構建及其品系或不同作圖群體間的雜交、回交分析與測量； 8. 原生質 細胞操作相關的基因操作載體設計 ， 基因敲除純合體 的獲得 ； 9. 轉基因魚 F2 代的獲得和擴群 ， 不同轉基因 F2 代家系的生長比較和信號通路活性比較 ， 通過轉基因技術干1. 鑒定調控魚類生殖、生長、抗病和抗寒的功能基因或分子標記 410個； 23個重要基因在生殖質 的形成和遷移、卵母細胞成熟、卵胚轉換以及性別決定和分化中的 功能及其基因調控網絡 ； 3. 揭示 23 個重要基因在魚類生長中的功能及其基因調控網絡； 4. 揭示 23 個抗病關鍵基因表達產物在預防魚類病毒性和細菌性疾病中的作用及其機理；闡明抗病候選功能基因和分子標記與魚類抗病性狀的關系； 5. 闡明 13 個重要病原基因的生物學功能及其免疫原性； 6. 獲得能提高斑馬魚和羅非魚抗寒性能的多基因聚合體 ； 7. 獲得 MAPPING 標記 500 個以上；年度 研究內容 預期目標 擾原生殖細胞的正常發(fā)育 ， 小 RNA及其互作蛋白與靶基因的作用研究。 子代親本 2020 尾以上；分析鯉魚 QTL或主效基因的聚合效應、育種效率與潛力； 8. 獲得可用于原生殖細胞操作的、的基因操作載體 ， 獲得具有表型效應的基因敲除的純合子個體； 9. 獲得轉持續(xù)激活生長激素受體基因魚 F2 代 ， 獲得原生質細胞發(fā)育被影響的轉基因胚胎 ， 揭示小 RNA 及其互作蛋白和靶基因的相互作用。 第 五 年 1. 重要功能基因的信號傳遞及其調控機制研究； 2. 在雌核發(fā)育和近交家系中候選QTL 與抗病力的關聯性分析； 3. 利用重要功能基因或分子標記進行分子設計育種可行性評價； 4. 魚類主效基因標記及基因不同組合的遺傳效應與育種效率評估研究； 5. 基于蛋白質鋅指結構的魚類基因快速敲除系統(tǒng) 的 完善和優(yōu)化； 6. 建立穩(wěn)定遺傳、快速生長的轉持續(xù)激活生長激素受體基因魚家系 ， 建立原生殖細胞操作技術并獲得可控不育遺傳安全的轉基因魚 ， 小 RNA分子在性分化過程 的分子調控機理研究。 1. 重點闡明 23 個重要功能基因在殖質的形成和遷移、卵子成熟、卵胚轉換和性別決定和性別分化的基因調控網絡； 2. 獲得 35 個重要的通過調控生長軸因子和育性調控的轉基因養(yǎng)殖或模式魚品系，用以開展個體促生長、改善肉質等經濟性狀改良的研究平臺； 3. 闡明 23 個重要基因在病毒感染識別以及抗病毒信號傳遞中的作用機理；闡明 23 個重要基因在細菌感染識別等信號傳遞中的作用機理； 5. 建立主要經濟性狀功能基因組研究和分子設計育種中間的有機聯系，創(chuàng)制 2－ 3 個在生殖、生長 或抗性等目標經濟性狀上表現優(yōu)質的育種材料； 路線和策略； 7. 建立優(yōu)化和完善的基于蛋白質鋅指結構的魚類基因快速敲除系統(tǒng)； 年度 研究內容 預期目標 8. 穩(wěn)定遺傳、快速生長的轉持續(xù)激活生長激素受體基因魚家系的建立 ，創(chuàng)制原生殖細胞操作技術和可控不育遺傳安全的轉基因魚模型 ， 闡明小RNA 分子在性分化過程的分子調控機理。 9. 評價利用魚類生殖、生長、抗病和 抗寒基因和分子標記進行分子設計育種可行性。 項目名稱： 養(yǎng)殖貝類重要經濟性狀的分子解析與設計育種基礎研究 首席科學家： 張國范 中國科學院海洋研究所 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 中國科學院 山東省科技廳 一、研究內容 （一）擬解決的關鍵科學問題 從基因組學出發(fā)，明確貝類基因組結構與特征，闡明重要經濟性狀的關鍵基因及其網絡調控機制，建立貝類分子設計育種的理論和技術基礎，是貝類分子育種領域的關鍵科學問題，也是實現貝類高效 “精確育種 ”的必要前提。 貝類基因組結 構與特征 基因組信息是解析經濟性狀和實現分子設計育種的基礎。通過對牡蠣基因組結構與特征的全面解析，結合其與扇貝、珍珠貝基因組的比較研究，進行貝類全基因組基因功能 研究 ；批量開發(fā)基于基因組信息的功能基因和 SNP 等標記；構建高密度遺傳圖譜，為貝類生長、發(fā)育、抗性、珍珠形成等性狀的基因調控網絡解析和分子設計育種奠定理論基礎。本關鍵科學問題包含 3 個重要內涵： ① 基因組結構與 功能基因 ； ② 全基因組 SNP 和 功能基因 多態(tài)性 ； ③ 基因組序列圖譜和高密度遺傳圖譜 。 重要經濟性狀的分子解析 貝類生長、發(fā)育、抗性和珍珠質形成等是貝類 重要或特有的經濟性狀，以功能基因組學為基礎，篩選上述性狀的關鍵基因，研究和驗證基因的功能和調控機制，闡明基因對性狀的決定機制，解析主要性狀基因的調控網絡，為分子設計育種奠定理論基礎。本關鍵科學問題包含 4 個重要內涵： ① 目標性狀基因 /QTL 的精細定位； ② 重要經濟性狀的關鍵基因及其作用機理； ③ 基因表達調控網絡； ④基因型與表型的關聯性。 分子設計育種的技術途徑 貝類育種的分子設計尚處于起步階段，亟待開展良種分子設計和預測模型的理論和技術研究，構建模擬育種平臺，為分子設計育種提供技術支撐。本關鍵科學問題包含 4 個重 要內涵： ① 基因、調控網絡對環(huán)境的反應； ② 育種性狀的 GP鏈接模型和數據庫